TWI394347B - 行動電子裝置及其電池模組的電量管理方法 - Google Patents

Description

行動電子裝置及其電池模組的電量管理方法

本案係為一種行動電子裝置，尤指一種行動電子裝置及其電池模組的電量管理方法。

於具有外部電源(例如市電插座)可供使用的環境，一般使用者使用可攜式電腦時，還是會習慣性地連接一電源供應器至可攜式電腦上，透過電源供應器將外部交流電源轉換為一直流電源，以此方式作為可攜式電腦的電源供應來源。在此情況下，使用者通常會將充電電池留置於電腦中，而上述可攜式電腦亦會同時對充電電池進行充電。

請參見第一圖，其繪示習用技術之充電電池內部蓄電量之示意圖，即一般手提電腦中充電電池內部電量的變化曲線示意圖，由於電源轉接器電路在提供直流電源給電腦之際，亦會對充電電池進行充電動作，因此充電電池儲存之電量便如同第一圖中的曲線所示，逐漸被充電101至一滿電量狀態102，並且持續維持在滿電量狀態。

上述將充電電池維持在滿電量狀態的作法，固然使可攜式電腦攜帶外出時，能馬上利用充電電池所提供的電量進行操作並達到最長使用時間。但此作法對充電電池的使用年限卻有負面影響，因為充電電池之可用總蓄電量具有一特性，即，將充電電池內部儲存之實際電量維持一高準位於一段時期，則充電電池之可用總蓄電量將逐步呈現衰減，時日一久，充電電池之可用總蓄電量便降低而喪失提供電量的功效。

請參見第二圖，其繪示為充電電池可蓄電總量相對時間之衰減變化示意圖，圖中說明一充電電池若儲存不同電量並經一年未使用後，充電電池之可用總蓄電量變化情形。由第一曲線202可以得知，一維持儲存電量為百分之百的充電電池，若經過一年期間均未使用，則充電電池之可用總蓄電量將降低至原始可用總蓄電量的百分之九十。

由第二曲線204可以得知，一維持儲存百分之四十電量之充電電池，若於一年期間均未使用，則充電電池之可用總蓄電量將降低至原始可用總蓄電量的百分之九十七。

由第三曲線206可以得知，一未儲存任何電量之充電電池，倘若於一年期間均未使用，則充電電池之可用總蓄電量幾乎仍可維持原始可用總蓄電量之值。

透過第二圖的圖式，可以得到以下結論，若充電電池內部儲存之電量越高，在經過一段期間過後，充電電池之可用總蓄電量將越低。

為了改善充電電池可用總蓄電量衰減的現象，習用技術要求使用者每隔一段時間對充電電池進行一完全放電動作，令充電電池儲存之總電量並非維持於高電量的狀態，進而維持充電電池的可用總蓄電量。此作法一方面需要使用者週期性的注意對充電電池進行完全放電的操作而對使用者造成不便；另一方面，充電電池可進行充放電之總次數有限制，採用此種作法雖使電池之總蓄電量得以維持，卻也導致充電電池之剩餘可用充電次數減少的負面效果。

本發明的目的在於提供一種行動電子裝置及其電池模組的電量管理方法，以改善現有技術的缺失。

依據本發明之一特色，提供一種行動電子裝置，其配合電源供應器。行動電子裝置具有一系統時間。行動電子裝置包含電池模組、充放電模組以及控制模組。充放電模組耦接電池模組。控制模組耦接電池模組與充放電模組。當電源供應器耦接行動電子裝置且系統時間不位於維持期間時，控制模組控制充放電模組，使得電池模組的電量維持於第一電量區間。當電源供應器耦接行動電子裝置且系統時間位於維持期間時，控制模組控制充放電模組，使得電池模組之電量維持於第二電量區間，第二電量區間的電量高於第一電量區間的電量。

依據本發明之另一特色，提供一種電池模組的電量管理方法。這個電量管理方法可實施於具有系統時間的行動電子裝置。上述電量管理方法包含：判斷行動電子裝置是否耦接電池模組與電源供應器；若行動電子裝置耦接電池模組與電源供應器，判斷行動電子裝置的系統時間是否位於維持期間；若行動電子裝置的系統時間不位於維持期間，使得電池模組的電量維持於第一電量區間；以及若行動電子裝置的系統時間位於維持期間，使得電池模組之電量維持於第二電量區間，第二電量區間的電量高於第一電量區間的電量。

本發明之有益效果為，在行動電子裝置將充電電池的電量以在不影響充電電池可用之充電次數的情況下，仍維持充電電池之可用總蓄電量，以延長充電電池之使用年限。

有關本發明較佳實施例之說明，請參見第三圖所繪示的行動電子裝置與電源供應相關模組之示意圖。於第三圖中，本實施例所提供的行動電子裝置3可配合一外部的電源供應器39。上述電源供應器39之一端耦接外部電源38，電源供應器39之另一端耦接行動電子裝置3。一般來說，電源供應器39用以將輸入的交流電壓轉換成輸出的直流電壓。在其他實施例中，電源供應器39亦可內建在行動電子裝置3中。

上述行動電子裝置3包含系統31、切換開關35,37、電量管理裝置308及儲存單元33，其中電量管理裝置308還包含電池模組302、充放電模組304及控制模組306。上述切換開關35分別耦接系統31、電池模組302及充放電模組304。切換開關37分別耦接切換開關35、系統31、充放電模組304及電源供應器39。充放電模組304耦接電池模組302與控制模組306。控制模組306耦接電池模組302、充放電模組304及儲存單元33。

在本實施例中，行動電子裝置3可為可攜式電腦，例如：筆記型電腦或平板電腦。在本實施例中，控制模組306可為嵌入式控制器(EC)。在本實施例中，儲存單元33可為儲存基本輸入輸出系統(Basic Input/Output System，以下簡稱為BIOS)的記憶體，其可為快閃記憶體、揮發性記憶體或非揮發性記憶體。

在本實施例中，系統31為一概括性描述，其可包括除了電量管理裝置308、儲存單元33及切換開關35,37之外的所有系統電路及相關元件。在本實施例中，電池模組302的電量可被維持於第一電量區間或第二電量區間，其中第二電量區間的電量比第一電量區間的電量高。有關電量區間的說明，容後詳述。

在本實施例中，切換開關35用以切換電池模組302是否對系統31供電。切換開關37用以切換電源供應器39是否對系統31供電與切換是否透過充放電模組304來對電池模組302充電。在本實施例中，切換開關35,37的操作是受充放電模組304與控制模組306的控制。

在其他實施例中，切換開關35與切換開關37可以被整合成一個開關單元，以用來切換對電池模組302及/或系統31的充放電路徑。

在本實施例中，控制模組306可依據不同情況對電池模組302的電量進行對應的控制。例如：控制模組306可至儲存單元33中讀取相關的設定值，以進行相關操作；或控制模組306可在行動電子裝置3的使用過程中取得電池模組302內的電量狀態，藉以判斷是否控制充放電模組304對電池模組302充電或放電。

第四圖繪示本發明較佳實施例之電池電量的示意圖，即電池模組302在各種情形下的電量狀態曲線圖。有關第四圖的說明，敬請一併參照第三圖。

如上所述，本實施例所提供之電池模組302的電量可被操作在不同電量區間。

在本實施例中，第一電量區間是指電池模組302的電量為一低電量狀態，其中電池模組302的電量在第一電量區間時，其可提供行動電子裝置3在外部電源38驟然停止供應電源時，一足以安全結束行動電子裝置3中的操作程式並關機的電量。

在本實施例中，第二電量區間是指電池模組302的電量為高電量狀態。在本實施例中，通常使用者將行動電子裝置3攜帶外出前，控制模組306可將電池模組302的電量調整至高電量狀態，且控制模組306可控制電池模組302於一維持期間內，維持其電量於第二電量區間。

在本實施例中，維持期間可包括預設充電期間與緩衝期間，而緩衝期間緊接於預設充電期間之後。在本實施例中，上述預設充電期間是利用特定時點44與電池充電時間來計算出。在本實施例中，緩衝期間是一系統預設值，但使用者可依其需求做有限度的修改。

在本實施例中，如第四圖所示，當電源供應器39耦接行動電子裝置3且行動電子裝置3安裝有電池模組302時，控制模組306會控制充放電模組304來控制切換開關35,37的操作，使得電源供應器39提供電源給系統31，且控制模組306會控制充放電模組304，使得電池模組302之電量維持於第一電量區間。

使用者更可在BIOS的環境下來進行維持期間的相關設定。或者，使用者亦可在操作系統的環境下利用應用程式來進行維持期間的相關設定。

藉此，控制模組306便可依據使用者所為的各種設定或系統預設值來控制充放電模組304對電池模組302進行充電或放電。例如：在預設充電期間，控制模組306控制充放電模組304對電池模組302進行充電，以維持其電量於第二電量區間。

上述「各種設定」與系統的預設值可儲存在儲存單元33中，或直接儲存在控制模組306的儲存器中(圖未示)。藉此，控制模組306可由儲存單元33中讀取相關設定值，以進行後續的相關操作。有關本實施例如何控制電池模組302的詳細說明，容後詳述。

請繼續一併參照第三圖與第四圖。為了簡化之後的說明，在此以第一電量下限與第一電量上限進一步定義代表低電量狀態之第一電量區間，並以第二電量下限與第二電量上限對代表高電量狀態之第二電量區間加以定義。

電池模組302的各電量界限可能之範圍如下：第一電量下限可為電池模組302總電量之百分之五至百分之十五間；第一電量上限可為電池模組302總電量之百分之十至百分之二十之間。第二電量下限可為電池模組302總電量之百分之九十至百分之九十五之間；第二電量上限為電池模組302總電量之百分之百(滿充)。

當電源供應器39連接外部電源38，且電源供應器39供應電源給耦接電池模組302的行動電子裝置3時。假設此時的電池模組302的電量是充飽的或高於第一電量上限，本實施例所提供的控制模組306便會控制切換開關35,37，使得電源供應器39所提供的電源不再透過充放電模組304來提供給電池模組302。此外，控制模組306還可控制充放電模組304對電池模組302進行放電動作(曲線401)，直至電池模組302內部的電量降低至第一電量上限。接著，電池模組302本身進行自然的電量衰減(曲線403)，倘若自然的電量衰減導致電池模組302的電量低於第一電量下限，則控制模組306將控制切換開關35,37與充放電模組304對電池模組302進行充電動作，以達到第一電量上限的儲存電量(曲線405)；隨後電池模組302進行自然的電量衰減(曲線403)直到可攜式電腦進入一預設充電期間起點42。

上述預設充電期間可由特定時點44與電池所需充電時間來計算。例如：使用者預計上午十點外出參加會議，而上述電池模組302的電池充電時間預計為二十分鐘，則預設充電期間便為上午九點四十分至上午十點，上述預設充電期間起點42則可為上午九點四十分。

在其他實施例中，預設充電期間亦可利用其他方式計算得到，且將其儲存在儲存單元33中。

在預設充電期間內(即預設充電期間起點42至特定時點44之期間)，控制模組306判斷電池模組302的電量且維持電池模組302的電量於第二電量區間。例如：控制模組306控制充放電模組304對電池模組302進行充電動作 (曲線407)，使電池模組302的電量達到第二電量下限與第二電量上限所形成之第二電量區間。

在預設充電期間屆滿時，在其後的緩衝期間結束時點46前，控制模組306可控制充放電模組304保持電池模組302的電量於第二電量區間內。是故，在預設充電期間與緩衝期間所在的維持期間內，控制模組306使得電池模組302的電量維持在第二電量區間。

由於使用者在特定時點44時，可能有些許的耽擱而未能準時於特定時點44停止使用外部電源38，因此緩衝期間的採用將可避免在將電池模組302充電至高電量狀態後，卻又在實際外出時間與特定時點44之設定有些許落差時，造成電池模組302被充放電模組304自動放電至低電量狀態的情況發生(曲線409)。

在本實施例中，緩衝期間可預設為二十分鐘。在其他實施例中，使用者可視需求而自行設定緩衝期間的長短。若緩衝期間亦已屆滿，使用者仍未停止使用電源供應器39，為了避免電池模組302持續處於高電量狀態對於電池模組302使用年限所造成的負面影響，本實施例所提供的控制模組306可控制充放電模組304對電池模組302進行放電動作(曲線411)。

本實施例藉由放電動作將電池模組302的電量降低至第一電量上限，接著將電池模組302的電量維持在第一電量區間內，即一旦電池模組302內的電量自第一電量上限自然衰竭至第一電量下限(曲線403)之後，便以充放電模組304對電池模組302進行充電至第一電量上限(曲線405)；如此反覆進行各狀態所對應的電量控制流程，令電池模組302在不需要供應可攜式電腦操作時處於低電量狀態，而達到保持電池模組302可用總蓄電量的目的，以延長電池模組302的使用年限。

第五圖繪示本發明較佳實例之電池模組的電量管理的流程圖。有關第五圖的說明，敬請一併參照第三圖。

於步驟S505中，控制模組306判斷行動電子裝置3是否同時耦接於電池模組302與電源供應器39。若行動電子裝置3僅耦接電源供應器39或電池模組302其中之一者，則行動電子裝置3按照原本的設定來執行其他操作模式(步驟S510)。

於步驟S515中，若行動電子裝置3同時耦接於電池模組302與電源供應器39，則控制模組306讀取系統時間且由儲存單元33中讀取預設充電期間與緩衝期間之設定值，以判斷系統時間是否位於維持期間內。

於步驟S520中，若行動電子裝置3的系統時間不位於維持期間，則控制模組306控制切換開關35,37與充放電模組304來使得電池模組302的電量維持在第一電量區間之範圍。

於步驟S525中，若行動電子裝置3的系統時間位於維持期間，則控制模組306判斷電池模組302的電量是否位於第二電量區間內，亦即，控制模組306判斷電池模組302的電量是否充飽。若電池模組302的電量位於第二電量區間(充飽)，則繼續執行步驟S505。

於步驟S530中，若電池模組302的電量沒有位於第二電量區間，則控制模組306控制切換開關35,37與充放電模組304，以維持電池模組302的電量於第二電量區間。之後，再繼續執行步驟S505。

雖然上述說明係以可攜式電腦的操作流程舉例，但本實施例可適用於各類行動電子裝置連接於外部電源之情形，例如行動電話或多媒體播放器等，且本實施例作法不需限制電池模組的材質，無論是鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池或鋰電池均可適用。在使用外部電源時，本實施例作法係利用儲存於儲存單元如：基本輸入輸出系統中的設定值，提供給控制模組作為充放電模組控制時之輔助判斷，所儲存的設定值除了各電量區間的上限與下限外，更包含預期停止使用外部電源模式改用電池模式的切換時點、定期充放電之週期、維持期間長短的設定，這些設定值係可以使用出廠預設值，或提供使用者一軟體介面將個人偏好的設定記錄下來的設定值。

儘管本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明得由熟習此技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

本案圖式中所包含之各元件列示如下：

401、403、405、407、409、411‧‧‧曲線

202‧‧‧第一曲線

204‧‧‧第二曲線

206‧‧‧第三曲線

3‧‧‧行動電子裝置

31‧‧‧系統

33‧‧‧儲存單元

35、37‧‧‧切換開關

38‧‧‧外部電源

308‧‧‧電量管理裝置

302‧‧‧電池模組

304‧‧‧充放電模組

306‧‧‧控制模組

39‧‧‧電源供應器

42‧‧‧預設充電期間起點

44‧‧‧特定時點

46‧‧‧緩衝期間結束時點

S505~S530‧‧‧步驟

本案得藉由下列圖式及說明，俾得更深入之了解：

第一圖繪示為習用技術之充電電池內部蓄電量之示意圖。

第二圖繪示為充電電池可蓄電總量相對時間之衰減變化示意圖。

第三圖繪示為行動電子裝置與電源供應相關模組之示意圖。

第四圖繪示為本發明實施時電池電量的示意圖。

第五圖繪示為說明本發明較佳實施例之流程圖。

步驟S505~步驟S530。

Claims (8)

1. 一種行動電子裝置，配合一電源供應器，該行動電子裝置具有一系統時間，該行動電子裝置包含：一電池模組；一充放電模組，耦接該電池模組；以及一控制模組，耦接該電池模組與該充放電模組，其中當該電源供應器耦接該行動電子裝置且該系統時間不位於一維持期間，該控制模組控制該充放電模組，使得該電池模組的電量維持於一第一電量區間，當該電源供應器耦接該行動電子裝置且該系統時間位於該維持期間時，該控制模組控制該充放電模組，使得該電池模組之電量維持於一第二電量區間，該第二電量區間的電量高於該第一電量區間的電量，其中該維持期間包括一預設充電期間與一緩衝期間，該緩衝期間緊接著該預設充電期間之後。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行動電子裝置，還包含一儲存單元，耦接該控制模組，該儲存單元儲存有該第一電量區間、該第二電量區間及該維持期間之數值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行動電子裝置，還包含一第一切換開關，耦接該電源供應器與該充放電模組。
4. 如申請專利範圍第1項所述之行動電子裝置，還包含一第二切換開關，耦接該電池模組與該充放電模組。
5. 一種電池模組的電量管理方法，實施於一行動電子裝置，該行動電子裝置具有一系統時間，該電量管理方法包含： 判斷該行動電子裝置是否耦接於一電池模組與一電源供應器；若該行動電子裝置耦接於該電池模組與該電源供應器，判斷該系統時間是否位於一維持期間；若該行動電子裝置的該系統時間不位於該維持期間，使得該電池模組的電量維持於一第一電量區間；以及若該行動電子裝置的該系統時間位於該維持期間，使得該電池模組之電量維持於一第二電量區間，該第二電量區間的電量高於該第一電量區間的電量。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電量管理方法，其中該維持期間包括一預設充電期間與一緩衝期間，該緩衝期間緊接著該預設充電期間之後。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電量管理方法，其中該預設充電期間是利用一特定時點與一電池充電時間來計算出。
8. 如申請專利範圍第6項所述之電量管理方法，其中該緩衝期間是一系統預設值。